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培根固本 樹德鑄魂

常見理化前處理方法及原理匯總!

2019-04-22 15:41瀏覽數:18 

目的:樣品中存在許多對測定有干擾的組分,必須使用物理、化學或其他方法將被測組分提取出來,并采取適當的凈化方法,消除干擾組分的影響。


、有機質破壞法
應用于檢測食品中的微量金屬,也可用于檢測食品中的非金屬元素,如氯、磷等。
常用的有干法灰化、濕法消化、微波消解三大類。
原則是:
方法簡便,使用試劑越少越好;
耗時短,有機物破壞的越徹底越好;
被測元素不受損失;
破壞后溶液容易處理,不影響以后的測定步驟。


1.1 干法灰化
常見灼燒裝置是灰化爐,即高溫馬弗爐。
樣品放入坩堝,小心炭化,500~600℃灼燒灰化后,水分及揮發物質以氣態逸出,樣品中的碳、氫、氮與本身的氧及空氣中的氧氣生成CO2H2O和氮的氧化物散失,最后留下無機物(無機灰分)。
優點是有機物被破壞徹底,操作簡單,使用試劑少,適用于大批量樣品的分析測定。
缺點是砷、汞、鉛等金屬容易在高溫下揮發損失。
對于難以灰化的樣品,為了縮短灰化時間,促進灰化完全,可用灰化助劑。
灰化助劑有兩類:
乙醇、硝酸、碳酸銨、過氧化氫,灼燒后完全消失,不增加殘灰質量,可加速灰化。
氧化鎂、碳酸鹽、硝酸鹽,與灰分混雜,使碳粒不被覆蓋,所以燃燒完全,應同時做空白試驗。


1.2 濕法消化
在強酸、強氧化劑并加熱的條件下,有機質被分解,其中碳、氫、氮以CO2H2O和氮的氧化物等形式揮發逸出,無機鹽和金屬離子則留在溶液中。
平板電爐為消解裝置,整個過程都在液體狀態下加熱進行,置于通風處
所用的強氧化劑有:濃硫酸、濃硝酸、高氯酸、雙氧水等,實際工作中一般使用混合氧化劑。
優點是加熱溫度較干法低,減少了金屬揮發逸散的損失。
缺點是會產生大量有毒氣體,操作需在通風柜中進行。耗用試劑較多。
消化初期,產生大量泡沫,易沖出瓶頸,造成損失,需操作人員隨時照管,操作中還應控制火力,注意防爆。必須做空白試驗。


1.3 微波消解
將樣品置于密封的聚四氟乙烯消解管中,微波加熱,完成有機質分解的工作。
優點是樣品全部消解不會造成元素損失,試劑少,耗時短,
缺點是價格高,容量偏小,不宜處理高揮發性的物質(容易發生爆炸),必要時需進行加熱預消解。


、蒸餾法
定義:利用液體混合物中各組分揮發性的不同,分離出純組分的方法。
用于除去干擾組分,也可用于蒸餾分離出被測組分。
常用蒸餾法有:常壓蒸餾、減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾。


2.1 常壓蒸餾
常壓蒸餾用于受熱后不發生分解或沸點不太高的樣品。
如二氧化硫。
沸點不高于90℃可用水浴,如果沸點超過90℃,可改用油浴、沙浴、鹽浴。
蒸餾器要加石棉或棉墊保溫。
如被蒸餾物不易爆炸或燃燒,可用酒精燈或電爐直接加熱。


2.2 減壓蒸餾
減壓蒸餾用于常壓下容易分解或沸點太高,或被蒸餾組分與水分形成共沸物不易蒸餾完全的樣品。


2.3 水蒸氣蒸餾
水蒸氣蒸餾適用于檢測食品樣品中的揮發性物質或低沸點物質。
如糕點中的丙酸和N-亞硝胺類。


、溶劑提取法
利用樣品或試液中各組分對某種溶劑溶解度不同,加入某些溶劑,將欲分離組分完全或部分分離的方法。
根據兩相狀態不同可分-液萃取法、液-液萃取法。


3.1 -液萃取法
用適當的溶劑將固體樣品中的某組分萃取出來,又稱浸提法。
溶劑既要對被提取組分有很好的溶解度,又不與樣品發生作用,同時沸點不應太高,否則不利于溶劑回收。
常用的固-液萃取模式有:振蕩萃取、勻漿萃取、索氏萃取器萃取、超聲波萃取等。
3.1.1 振蕩萃取
均勻樣品可直接加入溶劑,浸泡后在振蕩器上振蕩。
非均勻樣品可先加入適量蒸餾水勻漿后,再加入溶劑浸泡、振蕩30~60min
振蕩后過濾,殘渣用溶劑洗滌,合并入萃取液。
可用于提取六六六、滴滴涕。
3.1.2
勻漿萃取
準確稱取適量樣品,加入一定體積溶劑,高速勻漿機快速搗碎制成勻漿,過濾。
為萃取充分,濾渣可加溶劑重復萃取,合并萃取液。
如乙腈作為溶劑勻漿萃取果蔬中的農藥組分。
3.1.3
索氏萃取器
通過連續循環回流萃取,效率高,但時間較長
如脂肪測定。
3.1.4
超聲波萃取
細微狀態樣品置于容器中,加入溶劑,將容器浸于超聲波儀中,以超聲波加速分析物的溶解和擴散,提高萃取效率。
用于快速提取樣品中的待測目標化合物。


3.2 -液萃取法
利用分析物與干擾物在兩種不相容的溶劑中分配系數不同,使分析物從干擾物中分離,從而達到樣品液的凈化。
通常將分析物分離到有機相,通過有機溶劑蒸發來濃縮分析物。
3.2.1
溶劑的選擇
與水互溶的有機溶劑,不適用液液萃取。如低分子量的醇、酮、醛、乙腈。
采用單一純溶劑提取多組分殘留物的效果經常不理想,通常用非極性溶劑和極性溶劑組成一對溶劑來進行分配。
常用溶劑對有丙酮-乙烷(石油醚)、環己烷-乙酸乙酯。
選擇溶劑應符合相似相溶原則,溶劑的極性越接近分析物的極性,萃取效率越高。
常用溶劑的極性大小順序為:
>乙腈>甲醇>乙酸乙醇>異丙醇>丙酮>四氫呋喃>乙酸乙酯>三氯甲烷>硝基甲烷>二氯甲烷>乙醚>>甲苯>四氯化碳>二硫化碳>環己烷>正己烷
3.2.2 pH的影響
影響有效萃取的最重要因素之一。
脫氫乙酸、苯甲酸、山梨酸等在酸性條件下會溶解在某些有機溶劑中,將樣品-溶劑體系pH值調至堿性,化合物就會生成鹽類分配到水相中。
萃取出的堿性分析物可反萃取到酸性有機溶液中。
如氣象色譜法測定脫氫乙酸、過氧化苯甲酰等。
3.2.3
避免和破壞乳化的常用方法
急速振動樣品使其在分液漏斗中發生完全的混合,是一個非常重要的操作。
產生大量的界面區域,利于有效分配。
由于物質劇烈振動,液液萃取中常發生乳化現象,尤其是含有表面活性劑和脂肪的樣品,會影響被測組分數據的準確
避免和破壞乳化的方法有:
混合震搖時,輕緩的固定一個方向震搖;
采用高速離心振蕩或振蕩后再用玻璃棉或濾紙過濾;
加鹽到水相,通常有NaCl固體、2%~5%NaCl溶液或Na2SO4溶液。
加入少量另一種有機溶劑,如無水乙醇。


、樣品的濃縮
目的:
從樣品中萃取的分析物濃度如果在定量限之上,那么在色譜分析時將沒有干擾,可直接進行測定。
但當被測化合物的濃度較低時,需要在凈化和測定前將萃取液濃縮。
樣品液的濃縮過程就是溶劑揮發的過程。
將溶劑蒸發至近干即可,否則由于溶劑蒸干會導致分析物損失。

常用濃縮方法:

4.1 自然揮發或氮氣流下揮發
適用于小體積樣品液和易揮發溶劑,可適當加熱。


4.2 減壓旋轉蒸發
優點是溫度低,濃縮速度快。
但旋轉蒸發過程中,水浴溫度不宜過高,真空度不宜過低,否則溶劑蒸發過快易帶走目標化合物。


、氣相色譜化學衍生化
利用化學反應使樣品中目標分析物與衍生化試劑作用生成衍生物(改變樣品化學性質),使其適合于特定的分析方法。
在氣相色譜分析中,制備衍生物的目的是:
解決原化合物不能直接進樣分析的問題:
某些物質揮發性過高或過低,難以汽化,或者極性太強或穩定性差,不能直接進樣分析。
如:脂肪酸沸點高,難汽化,經甲酯化生成脂肪酸甲酯衍生物,易于氣相色譜分析。
通過制備衍生物對分析物進行分離和鑒定:
如:環己基氨基磺酸鈉在酸性條件下與亞硝酸鈉反應,生成特定的化合物,從而可用氣相色譜法氫火焰離子化檢測器進行定性定量測定。
化合物通過特有試劑衍生化后進行檢測:
化合物經特有試劑衍生后,可用選擇性檢測器進行分析,提高靈敏度及最低檢測量。
如:奶粉中的碘,在適當條件下,用丁酮衍生后,生成的碘丁酮可以用氣相色譜電子捕獲檢測器進行測定。


5.1 衍生化方法的要求
反應容易重復,操作簡單;
反應能定量進行;
衍生物易純化;
衍生物易于色譜分離和檢測;
沒有或少有副反應,反應條件溫和、產率高;
衍生物的沸點與原化合物的沸點相比至少差10℃。


5.2 常見衍生化反應
5.2.1
硅烷化反應
三甲基硅烷化應用較多。
含有羥基、羧基、巰基、氨基等官能團的化合物與硅烷化試劑反應后,官能團上的氫原子被烷基-硅基取代,生成極性低、揮發性高、熱穩定性好的硅烷基化合物。
硅烷化反應體系中不能含有水分,否則會導致衍生失敗。
選用溶劑一般為己烷、苯、吡啶、四氫呋喃、二甲基亞砜等非極性溶劑。
制備衍生物時,將樣品提取液揮發至干,加入硅烷化衍生試劑50~100μL,混勻后在60~80℃下加熱20~60min
5.2.2
酰化反應
官能團中活潑氫被酰基取代,生成極性低、揮發性高的衍生物。
酰化反應可分為酸酐法和鹵代酰基法。
制備衍生物時,將樣品提取液揮發至干,加入酰化衍生試劑100μL,再加50μL吡啶,混勻后在60~80℃下加熱20~30min
5.2.3
酯化反應
特別適用于含羥基的脂肪酸、氨基酸、羧基酸、不飽和酸、多元酸、芳香酸、多環酸、無機酸等化合物的衍生化。
通常有甲酯化、丁酯化、芐酯化。
制備衍生物時,將樣品提取液揮發至干,加入酯化衍生試劑100μL,混勻后在60℃加熱20~30min


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